Explorando OPSTOOL: Automatización y Visualización Avanzada para OpenSeesPy 2025

Ya hemos explorado OpenSeesPy en profundidad en nuestros blogs anteriores, donde analizamos su potencial para el análisis estructural y discutimos por qué todo ingeniero estructural debería aprender a utilizarlo. Si aún no los has leído, te invitamos a revisar nuestro articulo Introducción a OpenSeesPy y las librerías de Python que todo ingeniero estructural debería conocer.

¿Qué es OpenSees y por qué es tan importante?

OpenSees (Open System for Earthquake Engineering Simulation) es un entorno de simulación estructural no lineal de código abierto desarrollado por la Universidad de California, Berkeley. Ha sido ampliamente adoptado por la comunidad investigadora y profesional para el análisis sísmico de estructuras, permitiendo modelar con precisión el comportamiento de elementos bajo cargas dinámicas, inestabilidad, plasticidad y daño acumulativo.

Inicialmente basado en scripts Tcl, su uso requería una gestión externa de datos. La introducción de OpenSeesPy en 2018, que integra Python como intérprete, permitió combinar el poder de OpenSees con las capacidades de manipulación y visualización de datos que ofrece el ecosistema Python (NumPy, Pandas, SciPy, Plotly, entre otros).

Opstool: Integración Eficiente en Flujos Avanzados de Simulación con OpenSeesPy

Opstool es una herramienta diseñada para hacer más accesible y eficiente el uso de OpenSeesPy. Su objetivo es reducir la complejidad del flujo de trabajo, centralizando tareas clave como el preprocesamiento, análisis, posprocesamiento y visualización en una única interfaz basada en Python.

¿Por qué elegir Opstool?

• Eficiencia: Automatiza procesos comunes como el mallado, la transformación de cargas y el cálculo de masa.
• Flexibilidad: Ofrece visualización dual con PyVista y Plotly, adaptándose a distintos entornos y usuarios.
• Accesibilidad: Ideal para usuarios de todos los niveles, desde investigadores hasta profesionales en proyectos reales.

Además está en constante evolución, con la incorporación continua de nuevas funciones previstas para el futuro. Con esta herramienta, puede centrarse en lo más importante: comprender y resolver sus desafíos de ingeniería estructural. Ya sea que esté construyendo modelos, visualizando resultados o interpretando datos.

Capacidades Destacadas de Opstool

Preprocesamiento estructural

• Mallado de Secciones de Fibra: Utiliza sectionproperties para generar mallas detalladas y obtener propiedades geométricas para el análisis no lineal.
• Integración con GMSH: Traduce geometría y mallas definidas en GMSH al entorno Python.
• Conversión Tcl → OpenSeesPy: Transforma automáticamente scripts heredados de Tcl a Python.
• Sistema de Unidades Unificado: Garantice la coherencia con las conversiones automáticas de unidades.
• Generación de Masa del modelo: automatiza los cálculos de masa concentrada.
• Transformación y procesamiento de Cargas: Convierte los valores de las cargas en sistemas de coordenadas globales y locales para una aplicación precisa en modelos estructurales.

Las próximas actualizaciones del módulo de preprocesamiento incluyen funciones de interfaz que conectan OpenSeesPy con otros programas de análisis estructural (p. ej., SAP2000) para facilitar el intercambio y la integración fluida de modelos y datos.

Posprocesamiento con Xarray

El módulo de posprocesamiento de opstool está diseñado para gestionar e interpretar eficientemente los resultados de simulación

Se adopta xarray como la estructura de datos principal, aprovechando sus potentes capacidades para gestionar datos multidimensionales etiquetados.  Esta opción proporciona una forma flexible e intuitiva de gestionar y procesar los resultados del análisis estructural.

• Gestión avanzada de resultados con xarray, permitiendo almacenar y consultar resultados por nodos, elementos, tiempo y puntos de integración.
• Compatible con formatos científicos como NetCDF para análisis extensivos y compartición de resultados.

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Visualización Interactiva

• Soporte para PyVista (VTK) y Plotly (HTML interactivo).
• Representación de geometrías, resultados modales y deformaciones.
• API unificada para ambos motores, facilitando su uso sin curva de aprendizaje adicional.

Actualmente opstool, ofrece dos motores para visualizar modelos y respuestas, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. Ambos motores están diseñados a medida para proporcionar funcionalidades de visualización prácticamente idénticas para OpenSeesPy.

• Visualización basada en PyVista: Ofrece renderizados 3D de alta calidad y visualización eficiente para geometrías complejas, ideal para análisis avanzados con bajo consumo de memoria. Su interactividad es limitada en comparación con las soluciones basadas en la web..
• Visualización basada en Plotly: Destaca por su interactividad y compatibilidad web, perfecta para informes y paneles interactivos, aunque con mayor demanda de memoria y menor velocidad de renderizado en comparación con PyVista.

Análisis Avanzado

El módulo de análisis ofrece herramientas complementarias para mejorar la eficiencia y la precisión. Las características actuales del módulo incluyen:

• Análisis Inteligente: Ajuste automático de paso de integración, selección de algoritmos según convergencia para optimizar los flujos de trabajo de simulación.
• Generación de Diagramas Momento-Curvatura: Evaluación detallada de la rigidez, resistencia y ductilidad de secciones estructurales.

Bibliografía recomendada para OPSTOOL:

Yexiang Yan, Yazhou Xie. “opstool: A Python library for OpenSeesPy analysis automation, streamlined pre- and post-processing, and enhanced data visualization” SoftwareX 30, 102126, (2025)

Otras Herramientas de PosProcesamiento

Opsvis

Opsvis es un módulo de visualización y posprocesamiento para OpenSeesPy, desarrollado por Seweryn Kokot (Universidad Tecnológica de Opole, Polonia). Está orientado principalmente a estudiantes y docentes para facilitar el aprendizaje visual de conceptos estructurales como deformaciones interpoladas, tensiones en elementos 2D, visualización de fibras en secciones transversales y modos de vibración.

También permite generar animaciones de análisis de historial de tiempo y formas modales, lo cual es útil en investigaciones y simulaciones educativas.

VFO (Visualization For OpenSees)

VFO es un paquete Python que permite representar modelos OpenSees en ventanas interactivas utilizando PyVista. Soporta elementos beam-column, elementos cuadriláteros, triangulares, ladrillos 3D y tetraedros, tanto en 2D como en 3D. Los modelos se pueden rotar, ampliar y exportar fácilmente desde la ventana gráfica, e incluso generar animaciones con FFmpeg.

Ideal para verificar modelos complejos o presentar resultados en reuniones técnicas o informes visuales.